高炉结瘤事故处理

高炉结瘤事故处理20世纪50年代，高炉炉瘤曾经是我国高炉生产的大敌，近些年来，随着炼铁原料、设备和操作条件的改善，结瘤事故已经少得多了，但并没有绝迹。

不仅包钢、宣钢等企业还经常被炉瘤问题所困扰，而且一些原料、设备条件较好的高炉也有时发生。

因此，分析炉瘤形成的条件、原因、征兆和处理方法，以避免结瘤事故和一旦结瘤后减少其损失，对今天我国炼铁工作者来说，还是十分重要的。

1.结瘤的原因已经熔化的物质，重新凝固并粘结在炉墙上形成炉瘤，其原因是复杂的。

这种再凝固现象通常是由于炉内温度，特别是靠近炉墙处的温度波动造成的，也可能是由于初成渣本身化学成分变化所引起的。

炉瘤按其组成分类，有铁质瘤、石灰质瘤、混合质瘤；按其形状分，有遍布整个高炉圆周的环状瘤和结于炉内一侧的局部瘤；按结瘤位置，又可分为上部炉瘤(炉身上、中部)和下部炉瘤(炉身下部、炉腰和炉腹)。

结瘤的过程一般是，首先有一部分已经熔化的炉料，由于各种各样的原因，再凝固粘结于炉墙上，形成瘤根，如果发现较晚或处理不及时，而结瘤的原因又继续存在，则瘤根将发展，长大，成为炉瘤。

因此，我们讨论炉瘤的成因时，主要是讨论开始形成瘤根的原因。

在实际生产中引起结瘤的原因主要有下述几个方面。

(一)原料方面的原因矿石软化温度低，难还原，品种杂，成分波动大，粉末多，焦炭强度差，往往成为高炉结瘤的原因。

20世纪50年代，我国高炉结瘤频繁，当时的操作水平低固然是一个重要的原因，但主要原因是原料条件差。

当时我国高炉大多使用生矿，个别高炉使用酸性方团矿，一些矿石软化温度较低，而又难于还原，往往形成低熔点、高FeO的初成渣，熔融状态的初成渣在下降过程中被还原产生金属铁，而熔点升高，尤其当混入粉状炉料或有大量石灰石存在而碱度较高时，将变得很黏稠，如果遇到温度下降就可能重新凝固。

这种情况若发生在高炉中心部位，将恶化料柱透气性，破坏高炉顺行，而发生在高炉边缘，就可能直接粘结在炉墙上而形成瘤根。

这种炉瘤一般含金属铁比较多，往往结瘤的位置也较高。

鞍钢高炉的结瘤就属于这种。

50年代，我国大部分钢铁企业没有所属矿山，吃“百家饭”，用矿品种很多，又不能根据矿石的物理、化学性质进行配矿，往往各种矿石之间软化温度、还原性能以及化学成分相差很大，在炉内的软化区间很长，不仅严重恶化料柱的透气性，而且炉温及炉渣碱度一旦变化(在那种用料情况下，炉温和碱度的波动是不可避免的)，就容易使已经熔化的炉料重新凝固而形成下部炉瘤。

50年代末，60年代初，自熔性烧结矿的推广，给我国高炉生产带来巨大变化。

此后高炉结瘤就大量减少了。

高炉工作者都知道，炉料中的粉末是引起炉况不顺的经常性因素，高炉使用含粉率高的炉料时，由于料柱透气性变坏，悬料、难行、管道行程在所难免，而且，必然引起炉温的剧烈波动。

在这种情况下，为了维持高炉进程，势必采用低风量和发展边缘气流的装料制度，促成高炉沿炉墙处温度升高，矿石过早熔化。

一旦发生塌料、坐料、休风或其他原因，高炉圆周的温度下降时，就可能形成炉瘤。

不仅经常使用含粉率高的原料容易结瘤，就是偶尔集中使用含粉率高的原料，如清仓料或落地的普通烧结矿，也往往引起严重问题，这在本节举出的结瘤事故中是不乏其例的，如首钢、武钢、水钢、凌源等厂的结瘤便是如此。

因为高炉不仅整个料柱透气性不好，会破坏顺行，而且当炉内只有一层炉料透气性特别坏时，也能破坏整个高炉的顺行。

其原因正如北京钢铁学院杨永宜教授在研究高炉煤气流压强梯度场时所指出的“由多层料组成的高炉内，局部料层的压强梯度可以发展到大于炉料的体积重量，而把该料层浮起，导致悬料”。

焦炭在高炉中起炉料的骨架作用，尤其是在软熔带，高温的煤气流主要是通过由焦炭组成的“气窗”而上升的。

而煤气流的上升是否顺利和均匀，就决定了高炉行程是否顺行和煤气能量利用的好坏。

煤气流能不能顺利通过“气窗”，除和焦炭层的厚度、层数、分布状况有关外，更重要的是焦炭层的透气性。

而这与焦炭的强度有很大关系，焦炭强度不好，对炉况顺行造成的危害，甚至比加入带有粉末的矿石还要大，因为上升的煤气流的阻损主要产生在软熔带。

影响炉料透气性的因素还有炉料的热稳定性、还原性、焦炭的反应性等。

至于碱金属及锌等的影响，将在后面讨论。

2.操作方面的原因既然结瘤是已经熔化的炉料再凝固的结果，那么炉内温度的剧烈波动就是形成炉瘤的必要条件。

在操作上引起炉内温度剧烈波动的因素有：(1)经常性管道行程。

尤其当发生边缘管道时，在管道部位，由于有强大的热煤气流通过，高炉内沿纵向温度可能大幅度升高。

在管道严重时，个别部位温度甚至达到800～1000℃，该方位的炉料必然过早熔化。

这时一般采取堵料或放风的方法破坏管道，一旦管道被堵，则原管道方向、整个高度的温度将大幅度下降，已经熔化的炉料就有可能凝固，而粘结在炉墙上。

有些高炉炉瘤位置很高，甚至结到炉喉保护板上，大多是这种原因。

在所用炉料软化点较低时，这种情况将更甚。

这种情况下所结成的炉瘤，在结构上往往是熔化的初成渣包裹焦炭和未熔化的炉料，熔化部分的化学成分与烧结矿成分大致相同，仅含有少量的金属铁。

(2)连续悬料、崩料。

高炉悬料时，高炉煤气不能穿过悬住的料层到达炉顶，因此悬料部位以上的温度将由于煤气量减少而明显下降，由于总进风量减少，高炉整个高度的温度也将下降，如果反复地悬料、崩料或坐料，必然使沿高炉高度的温度长期偏低，而且剧烈波动，形成炉瘤的机会将增加。

当坐料或崩料时，大量未经充分还原的矿石落人下部高温区，高FeO的炉渣还原时不仅吸收大量热量而且熔点升高、变稠，以致粘在炉墙上，造成下部结瘤。

(3)长期低料线作业。

长期低料线作业，高炉上部温度显著升高、剧烈波动，可能使高炉上部炉料过早地熔化、结瘤。

(4)炉温剧烈波动。

原料成分剧烈波动，负荷调整不当，改变装料制度过急，冷却设备漏水等都可能造成炉温剧烈波动，从而引起成渣带变动和炉墙温度变化。

尤其应该提出的是，一些高炉长期采用边缘过分发展的装料制度，虽然可能取得短时间的相对顺行，但高炉不会稳定，炉温波动也大。

(5)大量石灰石集中于炉墙附近，形成流动性极差的高碱度渣，当炉墙温度不下降时，就可能粘附在炉墙上。

(6)长期休风，尤其是无计划休风，也可能造成炉瘤。

休风后炉墙温度不断降低，炉料又处于静止状态，已熔化的物料很容易粘结在炉墙上，而复风后炉况不顺，也易造成结瘤。

(7)长期慢风作业，使边缘过分发展，尤其在低风温、高焦比时，高温区位置较高，更容易结瘤。

3.设备缺陷有些高炉的结瘤是由于设备缺陷造成的。

如大钟偏斜，炉喉保护板严重损坏，布料器失灵，风口进风不均匀，高炉末期某些部位炉衬严重侵蚀等。

这些设备缺陷都会使炉料分布不匀，或高炉偏行，经常出现管道行程，用操作方法很难克服。

4.冷却设备漏水或冷却强度过大高炉炉身、炉腰、炉腹冷却设备漏水，在漏水方向容易引起结瘤。

有些高炉冷却强度超出炉壁热负荷的需要，使渣铁凝固等温线深入于高炉内部，炉墙上势必经常粘结物料，形成炉瘤。

5.高炉结瘤的征兆在结瘤的萌芽状态，尽早发现其征兆，果断处理，能使高炉生产的损失减到最少。

高炉结瘤的征兆表现为：(1)炉况顺行变差，不断发生管道、崩料、悬料、结瘤较严重时，可能发生顽固悬料。

(2)圆周工作显著不均匀，炉顶四个方向的煤气分布差别很大，而且方向比较固定。

一般结瘤方向煤气曲线的边缘CO2较高，但整个曲线较平；炉顶温度分散，温度带显著变宽。

上部结瘤时，这种现象更为明显。

(3)结瘤方向的料尺记录表上出现台阶；炉顶压力不稳定，经常出现向上的尖峰。

(4)上部结瘤时，结瘤方向的煤气曲线出现第二点或第三点比前一点低的“倒勾”现象，用这一征兆判断上部结瘤是比较准确的。

(5)炉墙温度和冷却水温差出现反常。

高炉正常行程时，各部位炉墙温度和冷却水温差应该维持在一个较稳定的数值。

当高炉结瘤时，这些数值发生变化。

炉瘤下方的炉墙温度升高，上方的温度下降。

如炉瘤恰好结在炉墙热电偶位置，则温度将明显下降。

结瘤处的水温差将明显下降。

(6)煤气灰吹出量增加，结瘤侧炉喉温度降低。

除根据上述征兆进行判断外，一些高炉在炉身炉墙上留有探瘤孔，对高炉进行定期探孔观测或出现征兆时进行探测，可以直观地观察到炉瘤的位置和厚度。

高炉结瘤的预防措施高炉结瘤不仅给高炉生产带来巨大损失，对高炉寿命也将产生严重损害，因此防止高炉结瘤是高炉工作者的重要任务之一。

预防结瘤的主要措施有：(1)搞好精料工作。

对于使用生矿较多，尤其是矿种较杂的高炉，对所用矿石进行试验和选择，按物理、化学性质进行科学配矿，避免难还原的矿石直接人炉，避免所用矿石软化点相差太大。

进厂矿石应混匀，减少成分波动；减少石灰石人炉量；提高烧结矿强度，降低氧化铁含量，并改善冶金性能。

无论烧结矿还是天然矿，入炉前都应过筛，减少粉末，以改善料柱透气性。

应缩小入炉生矿粒度上限，由目前一般采用的40～50 mm缩小到25～30 mm。

烧结矿大块也应进行破碎处理。

使用高碱度烧结矿加酸性球团矿或生矿是改善高炉炉料性能的重要途径。

提高焦炭强度。

清仓矿不要直接人炉。

(2)保持高炉顺行、稳定、避免炉内温度剧烈波动，对防止高炉结瘤是非常重要的。

为此各高炉都应根据本高炉原料二设备等具体情况，寻找适合于本炉特点的基本操作制度，才能既得到好的经济技术指标，又能避免发生事故。

送风制度和装料制度应与原料条件相适应。

不顾原料条件，片面追求产量、鼓大风的做法，会破坏高炉顺行，经常出现管道，炉温也不可能稳定。

应注意具体条件下的正常压差(透气性指数)，避免不顾客观条件追求高压差。

有条件的高炉应尽量提高炉顶压力。

装料制度也不能脱离原料条件。

脱离原料条件，过分压制边缘气流，会造成管道、悬料、崩料。

而过分发展边缘气流，只能得到暂时的顺行，不能长期稳定，而且会造成炉墙附近的炉料因温度过高而过早熔化9比较理想的煤气分布是边缘较重，中心气流相对发展。

高炉调节要准确，幅度不要太大。

风量、风温、喷吹物都应坚持“勤调、少量”的方针，装料制度的调节不能过于频繁。

改变铁种时，负荷调节要准确，过渡时间要短，避免反复。

避免长时间慢风作业，必要时要缩小风口直径，不得已时可堵风口，防止边缘过分发展。

(3)尽量避免无计划休风，并注意长时间计划休风前，净焦要加够，要出净渣铁，待净焦下到炉缸再休风。

复风时要根据休风期间的情况补充焦炭，保证炉温，复风恢复过程不要拖得太长，复风后要主动清洗炉墙。

(4)装料时石灰石不要加在炉墙附近。

(5)严格禁止长时间低料线作业。

(6)及时消除设备故障，大钟偏斜、漏气应及时检修或更换。

保持风口进风均匀，避免长期堵风口作业。

两个渣口轮流放渣。

(7)冷却设备的冷却强度，应根据高炉各部位、各时期的热负荷而定。

冷却强度小，不利于炉体维护，过大，则容易结瘤，且易造成能源浪费。

长期休风或慢风作业时，要及时减少各部位冷却水量。